DE3743561A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von staub aus heissgasen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von staub aus heissgasenInfo
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- B01D—SEPARATION
- B01D2273/00—Operation of filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D2273/20—High temperature filtration
Description
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Abschei
den von Staub, insbesondere Feinststaub, aus Heißgasen gemäß
den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum Abscheiden von Staub, insbesondere Feinststaub, aus
Heißgasen entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des
Anspruchs 6.
Die Abscheidung von Staub, insbesondere Feinststaub, aus
heißen Gasen ist nach wie vor mit einer Reihe von Problemen
behaftet. Die hierzu bekanntgewordenen Vorschläge stellen
daher im Grunde nur unbefriedigende Lösungen für den Hoch
temperaturbereich dar. Die angedeuteten Schwierigkeiten
machen sich insbesondere dort bemerkbar, wo Heißgase mit
Temperaturen bis zu 1200°C und mehr mit einem Feinststaub
anteil bis zu etwa 10 mg/Nm3 und weniger entstaubt werden
sollen. Derartige Heißgase, welche z. B. aus Wirbelschicht
vergasungs- oder Wirbelschichtverbrennungsprozessen stammen,
konnten bislang nicht auf ihrem Temperaturniveau gereinigt
der Weiterverwendung in Kesseln, Gasturbinen etc. zugeführt
werden.
Für diese Heißgase stand als praktikabelste Verfahrensweise
lediglich ein zweistufiges System zur Verfügung. Danach
wurden die Heißgase zunächst auf das Temperaturniveau erprob
ter Standard-Entstaubungssysteme abgekühlt, also möglichst
unter 200°C, um dann in diesen Systemen entstaubt zu wer
den. Eine solche mehrstufige Verfahrensweise ist naturgemäß
mit einem hohen technischen Aufwand sowie erheblichen Ener
gieverlusten verbunden und war in den seltensten Fällen
noch wirtschaftlich.
Noch schwieriger stellt sich der Sachverhalt dar, wenn Heiß
gase mit Reststoffgehalten von unter 10 mg/Nm3 in Folgean
lagen prozeßtechnisch genutzt werden sollen und dafür wieder
auf ein entsprechendes hohes Temperaturniveau gebracht wer
den müssen. Eine derartige nachträgliche Aufheizung auf das
ursprüngliche Temperaturniveau vor der Entstaubung ist weder
technisch noch wirtschaftlich sinnvoll.
Die vorstehend geschilderten Probleme bestanden sowohl bei
den bekannten Schüttschichtfiltern als auch bei dem Granulat-
Röhren-Filter der Firma Lurgi gemäß Prospekt "Das neue Gra
nulat-Röhren-Filter", welches außerdem eine Vorreinigung
der Rohgase von Grobstaub <30 µm in Vorzyklonen erforder
lich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfah
ren als auch eine Vorrichtung zum Abscheiden von Staub,
insbesondere Feinststaub, aus Heißgasen zu schaffen, gemäß
welchen Heißgase mit Temperaturen bis zu 1200°C und mehr
auf dem jeweiligen Temperaturniveau gereinigt und derart
gereinigt unmittelbar der prozeßtechnischen Weiterverarbei
tung zugeführt werden können.
Die Lösung des verfahrenstechnischen Teils dieser Aufgabe
wird erfindungsgemäß in den im Kennzeichen des Anspruchs
1 aufgeführten Merkmalen gesehen.
Dieses Verfahren erlaubt es nunmehr erstmals hochstaubbela
dene Heißgase bis zu etwa 1200°C und mehr bis auf Reststaub
gehalte von weit unter 10 mg/Nm3 zu senken, wobei während
der Entstaubung das Temperaturniveau nahezu aufrechterhalten
wird und relevante Druckverluste vermieden werden. Folglich
können auf diese Weise entstaubte Heißgase unmittelbar der
prozeßtechnischen Weiterverarbeitung zugeführt werden, ohne
daß hierfür ein besonderer verfahrenstechnischer Aufwand
getrieben werden müßte.
Die mit Staub beladenen Heißgase werden nach diesem Verfah
ren zunächst durch eine gasdurchlässige Prallwand mit einer
Anströmfläche geführt, die größer ist als der Querschnitt
der Zuströmleitung. An dieser Prallwand werden dann vornehm
lich gröbere Partikel abgeschieden, welche z. B. in einen
Staub- und Aschesammelbehälter fallen können. Durch diese
Vorabscheidung eines größeren (gröberen) Teils der in den
Heißgasen enthaltenen Stäube wird eine Entlastung der Schütt
schichten herbeigeführt. Nach dem Passieren der Prallwand
strömen die Heißgase durch wenigstens zwei Schüttschichten
geringer Dicke aus hochtemperaturbeständigem, abriebarmen
sowie regenerierbarem Filtermaterial. Der Feinststaub lagert
sich an diesem Filtermaterial ab und wird zusammen mit dem
Filtermaterial mit einer derartigen Geschwindigkeit quer
zum Heißgasstrom bewegt, daß eine sehr feinfühlige Regelung
der Druckverluste im Heißgasstrom durch selektives Abziehen
des staubbeladenen Filtermaterials am unteren Ende der ein
zelnen Schüttschichten und Zugabe von regenerierten Filter
material kopfseitig der Schüttschichten möglich ist. Auf
diese Weise wird eine hohe Entstaubungsleistung gewährlei
stet, wobei auch prozeßbedingt sich extrem ändernden Staub
beladungen der Heißgase flexibel Rechnung getragen werden
kann. Staubstöße im heißen Gasstrom können mit Sicherheit
vermieden werden.
Die mindestens zweistufige Filtration der Heißgase in den
Schüttschichten erlaubt eine optimale Ausnutzung der aktiven
Oberflächen des Filtermaterials unter gezielter Anwendung
von dessen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus sich
ändernden physikalischen Eigenschaften. Gleichzeitig wird
die Bildung von Kanälen im Filtermaterial vermieden, durch
das Heißgas durchbrechen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ferner eine große
Variation des Heißgasvolumenstroms und seiner Druckverhält
nisse nicht nur bei extrem niedrigen, sondern auch bei sehr
hohen Strömungsgeschwindigkeiten.
Mit Rücksicht darauf, daß der Entstaubungsgrad einer Schütt
schicht unter anderem eine Funktion der Strömungsgeschwindig
keit der Heißgase ist, reicht z. B. eine Anströmfläche
von nur 0,5 m2 aus, um 1260 m3s/h durchzusetzen, wobei ein
Wirkungsgrad von 99,76 bis 99,88% erreicht wird.
Neben der Strömungsgeschwindigkeit haben auch die Schütt
schichtdicke, die Korngrößenverteilung des Filtermaterials
sowie dessen Rauhigkeit und der Druckverlust einen entschei
denden Einfluß auf das Filtervermögen. Da der Druckverlust
eine direkte Funktion der Dicke einer Schüttschicht ist
und diese Schichtdicke wiederum das Filtervermögen mitbe
stimmt, kommt ihr eine besondere Bedeutung im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens zu. Bei etwa 110 mm Schicht
dicke stellt sich ein Optimum zwischen dem Druckverlust
und dem Filtervermögen ein. Hier haben interne Messungen
gezeigt, daß der Druckverlust einer nicht mit Staub belade
nen Schüttschicht nur etwa 10 mm WS beträgt.
Wie vorstehend bereits dargelegt, kann der Druckverlust
während des Entstaubungsvorgangs durch das Abziehen von
beladenem Filtermaterial bei gleichzeitiger Zufuhr regene
rierten Filtermaterials feinfühlig geregelt werden. Da der
Grunddruckverlust einer noch nicht staubbeaufschlagten Schütt
schicht hierbei durch die Korngrößenverteilung des Filterma
terials bestimmt wird, sollte die Korngröße der Filtermate
rialien nicht zu groß und nicht zu klein sein, um auf der
einen Seite bei konstantem Filtervermögen keinen überpropor
tionalen Druckverlust zu erzeugen und um andererseits bei
konstantem Druckverlust nicht die gegenteilige Wirkung zu
erzielen.
Ein weiteres Kriterium für das Filtervermögen ist neben
der mineralurgischen Beschaffenheit die Rauhigkeit des Fil
termaterials. Eine hohe Oberflächenrauhigkeit garantiert
zusammen mit den in Abhängigkeit von der Temperatur unter
schiedlichen physikalischen Eigenschaften des Filtermaterials
ein besseres Haften des Staubs, wobei die Temperaturbestän
digkeit des Filtermaterials hohe Filtrations- und Gastempe
raturen sicherstellt.
Unterschiedlichen Staubbelastungen der Heißgase kann über
die Anzahl der Schüttschichten Rechnung getragen werden.
Die Merkmale des Anspruchs 2 stellen einen hohen Entstau
bungsgrad bei kontinuierlicher Filterung sicher, wobei Staub
anreicherungen auf der einzelnen Schüttschicht und im Filter
material vermieden werden, folglich hieraus keine Druckver
luste resultieren können.
Das gilt insbesondere dann, wenn die Merkmale des Anspruchs
3 zur Anwendung gelangen. Hierbei können durch eine gezielte
selektive Bewegung einzelner Teilschichten der Schüttschich
ten immer die hochstaubbelasteten Schüttschichtpartien vor
rangig abgezogen und so stets ein optimaler Entstaubungsgrad
der Gesamtschicht erzielt werden, ohne daß ein Staubdurch
tritt trotz der zur Bewegung des Filtermaterials notwendigen
Auflockerung eintreten kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Entstaubung
der Heißgase sowohl unter atmosphärischen Bedingungen (An
spruch 4) als auch unter Druck zu betreiben (Anspruch 5).
Dabei sind reduzierende oder oxidierende Atmosphären denk
bar. Auch eignet sich das Verfahren für die Entstaubung
von mit kondensierbaren Bestandteilen beladenen Heißgasen.
Was die Lösung des gegenständlichen Teils der der Erfindung
zugrundeliegenden Aufgabe anlangt, so wird diese in den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 gesehen.
Danach werden in einem sich gegenüber dem Eingangsquer
schnitt erweiternden Gehäuse im Anschluß an eine der Vorab
scheidung von vornehmlich gröberen Partikeln dienenden gas
durchlässigen Prallwand wenigstens zwei Schüttschichten
geringer Dicke im Abstand hintereinander angeordnet. Die
Schüttschichten sind zwischen perforierten Wänden gehalten
und bestehen aus einem hochtemperaturbeständigen, abrieb
armen sowie regenerierbaren Filtermaterial. In Abhängigkeit
von der Staubbeladung wird dieses Filtermaterial so selektiv
mit Hilfe von geeigneten Abzugsvorrichtungen aus den Schütt
schichten abgezogen, daß in den Schüttschichten stets gerin
ge Druckverluste eingestellt werden können. Dazu können
Einrichtungen zur ständigen Überwachung der Temperaturen
und Drücke im Filtersystem sowie der Volumenbestimmung der
Heißgase bzw. der Füllstandsbemessung des Filtermaterials
vorgesehen sein.
Das staubbeladene Filtermaterial wird unterhalb der Abzugs
vorrichtungen gereinigt und dann in regenerierter Form ober
halb der Schüttschichten diesen wieder zugegeben. Selbstver
ständlich sind die Ein- und Austragsvorrichtungen ebenso
wie das Gesamtsystem gasdicht gestaltet.
Die Erfindung erlaubt es, die Entstaubungsvorrichtung in
einer symmetrischen Modul-Bauweise auszubilden. Sie kann
dadurch bei im Grunde beliebiger Maßstabsvergrößerung sowohl
in Batteriebauweise als auch in Einzel- und Zwillingssyste
men für die verschiedensten Anwendungsfälle der Heißgasent
staubung eingesetzt werden. Unter anderem ist es in diesem
Zusammenhang denkbar, daß diese Vorrichtung bei Verwendung
entsprechender Materialien auch für adsorptive bzw. absorp
tive Gasreinigungs- und Gastrennungsaufgaben eingesetzt
werden kann.
Der Abzug des staubbeladenen Filtermaterials und die Wieder
aufgabe des regenerierten Filtermaterials kann sowohl konti
nuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden.
Die Perforationswände der Schüttschichten können in einer
nicht gekrümmten Ebene sowie parallel zueinander verlaufen
(Anspruch 7). Denkbar ist aber auch eine gewölbte Gestaltung
entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8.
Die Merkmale des Anspruchs 9 erlauben eine einwandfreie
Führung des Filtermaterials innerhalb der Schüttschichten
und gestatten es darüberhinaus, daß über die gesamte Filter
fläche ein gleichmäßig verteilter unentstaubter Heißgasstrom
ungehindert durch die zwischen den Lamellen gebildeten,
im wesentlichen sich horizontal erstreckenden schlitzartigen
Öffnungen treten kann und gleichmäßig verteilt auf die
Schüttschichten trifft.
Unter Anwendung der Merkmale des Anspruchs 10 kann den je
weiligen Gasanströmbedingungen gezielt Rechnung getragen
werden.
Der Anströmquerschnitt der Schüttschichten kann gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 11 quadratisch, rechteckig oder
kreisförmig ausgebildet sein. Entsprechend ist dann auch
das die Schüttschichten umgebende Gehäuse gestaltet.
Zur Aufrechterhaltung des Temperaturniveaus ist das die
Schüttschichten umschließende Gehäuse gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 12 gasdicht gekapselt und einschl. der Neben
aggregate voll wärmegedämmt.
Bei quadratischen oder rechteckig ausgebildeten Anströmquer
schnitten der Schüttschichten ist es nach Anspruch 13 zweck
mäßig, daß dann das Gehäuse pyramiden- oder kegelförmig
gestaltete Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen aufweist.
Der Querschnitt dieser Stutzen kann in Abhängigkeit vom
durchzusetzenden und zu entstaubenden Heißwasserstrom bzw.
des zu seiner prozeßtechnischen Weiterverarbeitung weiterzu
leitenden gereinigten, also entstaubten Reingasstroms ent
sprechend unterschiedlich groß gestaltet werden.
In diesem Zusammenhang kann es entsprechend den Merkmalen
des Anspruchs 14 ferner von Vorteil sein, den Strömungsquer
schnitt dieser Stutzen veränderbar zu gestalten, um möglichst
umgehend auf sich verändernde Gasmengen reagieren zu können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in
den Merkmalen des Anspruchs 15. Basalt vereint nahezu alle
positiven Kriterien, die an ein Filtermaterial zur Heißgas
entstaubung gestellt werden. Seine Oberflächenrauhigkeit
und thermophysikalischen Eigenschaften garantieren das Anhaf
ten des Staubs, seine Hitzebeständigkeit erlaubt hohe Gas
temperaturen und seine Korngrößenverteilung innerhalb der
Schüttschichten gestattet eine feinfühlige Regelung des
Druckverlustes. Außerdem ist Basalt billig und handelsüblich
in der gewünschten Korngröße erhältlich. Darüberhinaus ist
er leicht vom Staub zu befreien, das heißt zu regenerieren.
Im übrigen besitzt er die weitere vorteilhafte Eigenschaft,
daß er sowohl in oxidierenden als auch in reduzierenden
Atmosphären eingesetzt werden kann.
Als optimale Korngröße für das Basalt-Filtermaterial hat
sich bei internen Versuchen gemäß Anspruch 16 eine solche
von 0,8 mm bis 1,6 mm herausgestellt. Bei Korngrößen <0,8 mm
ist zwar das Filtervermögen konstant, aber der Druckver
lust steigt überproportional an. Bei Korngrößen <1,6 mm
ist die umgekehrte Beobachtung zu machen.
Selbstverständlich ist es in Abhängigkeit von den zu fil
ternden Heißgasen möglich, auch ein anderes Filtermaterial,
wie z. B. Lava, AlSi-Oxide, Keramikprodukte oder Korunde
einzusetzen (Anspruch 17).
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 18 können für die
Abzugsvorrichtungen beliebige Systeme eingesetzt werden,
welche, insbesondere über Stellmotoren, unter dem steuernden
und regelnden Einfluß von Einrichtungen zur ständigen Über
wachung der Temperaturen und Drücke im System sowie der
Volumenbestimmung der Heißgase bzw. der Füllstandsbemessung
des Filtermaterials wirksam sind. Auf diese Weise kann in
jeder Schüttschicht, ggf. durch gezielten Abzug von Teil
schichten in mindestens einer Schüttschicht, in Abhängigkeit
von der jeweiligen Staubbeladung das Filtermaterial quer
zum Heißgasstrom bewegt, anschließend regeneriert und im
vom Staub befreiten Zustand kopfseitig den Schüttschichten
wieder zugegeben werden. Hierdurch können das Auftreten
von Staubanreicherungen vor und im filternden Material ver
mieden und die daraus resultierenden Druckverluste unterbun
den werden.
Nach Anspruch 19 ist den Abzugsvorrichtungen bevorzugt eine
gekapselte Siebmaschine nachgeschaltet. Diese Siebmaschine
kann auch bei hohen Temperaturen die erwartete Siebleistung
erbringen und ggf. gekühlt werden, um das Filtermaterial
einwandfrei und problemlos regenerieren zu können. Denkbar
sind aber auch andere geeignete Regenerationssysteme für
das Filtermaterial.
Der Staub- und Aschesammelbehälter gemäß Anspruch 20 dient
zur Sammlung, Bunkerung und Ausschleusung der Staubpartikel
massen der Schüttschichten. Er kann aber gemäß Anspruch 21
zusätzlich auch zur Aufnahme der an der Prallwand ausgeschie
denen Staubpartikel dienen. Selbstverständlich ist es denk
bar, daß für diese vorabausgeschiedenen Staubpartikel auch
ein gesonderter Aschebehälter vorgesehen sein kann.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 22 sieht die Erfindung
einen Pufferbunker zwischen dem Regenerationssystem bzw.
dem Aschesammelbehälter und einem Vertikalförderer vor.
Dieser Pufferbunker kann zum Ausgleich des anfallenden rege
nerierten Filtermaterials zwischen dem Regenerationssystem
und dem Vertikalförderer dienen. Als Vertikalförderer kann
beispielsweise ein in höheren Temperaturbereichen problem
los arbeitendes Becherwerk zur Anwendung gelangen.
Oberhalb der Schüttschichten ist nach Anspruch 23 ein mit
dem Vertikalförderer verbundener Beschichtungsbunker angeord
net. Diesem Beschickungsbunker können beispielsweise eine
Abwurfeinrichtung, eine Anschlußschurre sowie eine Zellenrad
schleuse oder ein anderes geeignetes System für den Eintrag
des regenerierten frischen mineralischen Filtermaterials
in die Schüttschichten zugeordnet sein.
Schließlich gestattet es die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 24, zur Kühlung des Heiß
gasstroms Kühleinrichtungen in den von Filtermaterial freien
Zwischenräumen oder im Gasaustrittsraum anzuordnen. Dies
kann beispielsweise bei der Entstaubung trockener, d. h.
kondensatfreier Heißgase von besonderem Vorteil sein, wenn
diese Gase nicht auf dem hohen Temperaturniveau einer Brenn
kammer oder einer Gasturbine, sondern auf niedrigerem Tempe
raturniveau, z. B. eines Verbrennungsmotors bzw. eines Block
heizkraftwerks mit unter 40°C zugeführt werden.
Derartige Kühleinrichtungen können aber auch unterhalb der
Abzugsvorrichtungen angeordnet werden, wo sie dann der Küh
lung des ausgetragenen Filtermaterials dienen (Anspruch 25).
Die Kühleinrichtungen können nach Anspruch 26 vorteilhaft
als Wärmeaustauscher ausgebildet sein und so eine zusätz
liche Funktion in Form der Wärmerückgewinnung übernehmen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die dargestellte Vorrichtung zum Abscheiden von Stäuben,
und zwar insbesondere Feinststäuben, aus Heißgasen mit Tem
peraturen bis zu 1200°C und mehr umfaßt zunächst ein wärmege
dämmtes Gehäuse 1. In dem Gehäuse 1 ist in etwa horizontaler
Erstreckung ein im Querschnitt rechteckiger Heißgaskanal 2
vorgesehen. Der Heißgaskanal 2 besitzt pyramidenförmig ge
staltete Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen 3, 4, die
mit der Rohgasleitung 5 bzw. der Reingasleitung 6 verbunden
sind.
Sowohl am Gaseintrittsstutzen 3 als auch am Gasaustritts
stutzen 4 sind neben anderen in der Zeichnung nicht näher
dargestellten Meßeinrichtungen Sensoren 7 zur Messung des
Drucks vorgesehen. Die Sensoren 7 sind mit einer nicht näher
veranschaulichten zentralen Steuer- und Regeleinheit des
Systems gekoppelt.
Querschnitt und Form der Gaseintritts- und Gasaustrittsstut
zen 3, 4 können ggf. veränderbar sein.
Im Bereich des größten Querschnitts des Gaseintrittsstutzens
3 ist eine Prallwand 8 aus im parallelen Abstand übereinan
der angeordneten Stahl- oder Keramiklamellen 9 vorgesehen.
Die Neigung der Lamellen 9 beträgt etwa 75°. Sie sind ferner
so angeordnet, daß die Oberkante 10 jeder Lamelle 9 höher
liegt als die Unterkante 11 der benachbarten höheren Lamelle
9. Neigung, Abstand und Überdeckungsweite der Lamellen 9
können veränderbar sein.
Hinter der Prallwand 8 befinden sich im Abstand zueinander
drei Schüttschichten A, B, C mit einer Schichtdicke von
ca. 110 mm. Die Schüttschichten A, B, C bestehen aus einem
Filtermaterial 12 aus Basalt mit einer Korngröße zwischen
0,8 mm und 1,6 mm. Die Schüttschichten A, B, C werden von
Lamellenwänden 13 begrenzt, deren Lamellen 14 wie die Lamel
len 9 der Prallwand 8 aus Stahl oder Keramik bestehen und
unter einem Winkel von 75° angeordnet sind. Auch hierbei
sind die Oberkanten 15 der Lamellen 14 höher als die Unter
kanten 16 der jeweils benachbarten höheren Lamellen 14 vor
gesehen. Die Neigung, der Abstand und die Überdeckungsweite
der Lamellen 14 können ebenfalls veränderbar sein.
Der Anströmquerschnitt der Lamellenwände 13 beträgt etwa 0,5 m2.
Dadurch kann ein Heißgasstrom von etwa 1260 m3s/h problemlos
durchgesetzt werden.
Oberhalb der Schüttschichten A, B, C ist ein Beschickungs
bunker 17 als Bestandteil des wärmegedämmten Gehäuses 1
vorgesehen. Am Beschickungsbunker 17 sind neben anderen in
der Zeichnung nicht näher dargestellten Meßeinrichtungen
Sensoren 18 zur Ermittlung der verschiedenen Temperaturen
bzw. des Füllstands angeordnet. Diese Sensoren 18 stehen
ebenfalls mit der zentralen Steuer- und Regeleinheit des
Systems in Verbindung, an welche auch die Sensoren 7 ange
schlossen sind. Am Kopfende des Beschickungsbunkers 17 kön
nen eine Zellenradschleuse 19 oder andere Zuteilvorrichtun
gen sowie ein Einfülltrichter 20 vorgesehen sein. In den
Einfülltrichter 20 mündet eine Leitung 21 für frisches Fil
termaterial sowie eine Leitung 22 für regeneriertes Filter
material, welches durch ein Kleinbecherwerk 23 aus einem
Pufferbunker 24 unterhalb der Schüttschichten A, B, C bzw.
einer Siebmaschine 27 nach oben transportiert wird.
Im Bereich unterhalb der Schüttschichten A, B, C sind Abzugs
vorrichtungen 25 angeordnet, die in Abhängigkeit von der
Staubbeladung des Filtermaterials 12 in den Schüttschichten
A, B, C so pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder elektro
nisch steuer- und regelbar sind, daß der Druckverlust des
Heißgasstroms gezielt auf einer vorbestimmten Höhe gehalten
werden kann. Dazu sind die Abzugsvorrichtungen 25 mit der
nicht näher dargestellten zentralen Steuer- und Regeleinheit
des Systems gekoppelt, an welche die Sensoren 7, 18 ange
schlossen sind. Parallel zum Abziehen des staubbeladenen
Filtermaterials 12 aus den Schüttschichten A, B, C muß auch
dafür Sorge getragen werden, daß über das Kleinbecherwerk
23 regeneriertes Filtermaterial 12 den Schüttschichten A,
B, C von oben wieder zugegeben wird.
Bei diesem Abziehen können nicht nur die verschiedenen Schütt
schichten A, B, C mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindig
keiten und/oder voneinander abweichendem Bewegungstakt abge
zogen werden, sondern es können auch innerhalb jeder Schütt
schicht A, B, C, insbesondere der der Prallwand 8 benachbar
ten ersten Schüttschicht A, gezielt Teilschichten in Abhän
gigkeit von der Staubbeladung des Filtermaterials 12 selek
tiv abgezogen werden.
Das aus den Schüttschichten A, B, C abgezogene Filtermate
rial 12 gelangt über einen Schieber 26 zu der gekapselten
Siebmaschine 27, wo es von dem anhaftenden Staub befreit
und anschließend gemäß den Pfeilen PF und PF 1 dem Pufferbun
ker 24 zugeleitet wird. Der Staub wird gemäß dem Pfeil PF 2
ausgetragen und kann in denselben Aschesammelbehälter 28
gelangen, in welchem auch die an der Prallwand 8 aus dem
Heißgasstrom abgeschiedenen vornehmlich gröberen Partikel
gemäß dem Pfeil PF 3 gelangen.
Die Zeichnung läßt ferner erkennen, daß im Bereich des Gas
austrittsstutzens 4 eine Kühleinrichtung 29 in Form eines
Wärmeaustauschers vorgesehen sein kann. Eine derartige Kühl
einrichtung 29 kann auch im Bereich zwischen zwei Schütt
schichten A, B, C eingegliedert werden. Dieser Bereich ist
im übrigen durch Kegel 30 abgedeckt, welche eine Brückenbil
dung des regenerierten Filtermaterials 12 im Beschickungs
bunker 17 verhindern und deren Zuteilung zu den einzelnen
Schüttschichten A, B, C begünstigen.
Ferner ist der Zeichnung zu entnehmen, daß auch im Bereich
unterhalb der Abzugsvorrichtungen 25 eine Kühleinrichtung
31, insbesondere in Form eines Wärmeaustauschers, angeordnet
sein kann. Mit Hilfe dieser Kühleinrichtung 31 ist es mög
lich, das staubbeladene Filtermaterial 12 bei Bedarf auf
eine Temperatur zu bringen, welche den ungestörten Betrieb
der Siebmaschine 27 ermöglicht.
Claims (26)
1. Verfahren zum Abscheiden von Staub, insbesondere Feinst
staub, aus Heißgasen, bei welchem die Heißgase quer durch
eine zumindest diskontinuierlich verlagerbare Aufschüttung
aus einem mineralischen Filtermaterial geringer Korngröße
geführt und danach der prozeßtechnischen Weiterverarbeitung
zugeleitet werden, und daß der am Filtermaterial angelagerte
Feinststaub anschließend vom Filtermaterial getrennt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit
Staub beladenen Heißgase unter Querschnittsvergrößerung des
Heißgasstroms und Vorabscheidung von vornehmlich gröberen
Partikeln zunächst quer durch eine im wesentlichen senkrecht
angeordnete gasdurchlässige Prallwand (8) geleitet, dann
auf nahezu gleichbleibendem Temperatur- und Druckniveau
bei stufenweiser Entstaubung durch mindestens zwei sowohl
im parallelen Abstand hintereinander als auch parallel zur
Prallwand (8) vorgesehene, etwa vertikal ausgerichtete,
von perforierten Wänden (13) begrenzte Schüttschichten (A,
B, C) geringer Dicke aus hochtemperaturbeständigem, abrieb
armen sowie regenerierbarem Filtermaterial (12) geführt
und anschließend in thermisch weitgehend unverändertem Zu
stand der prozeßtechnischen Weiterverarbeitung zugeleitet
werden, wobei das Filtermaterial (12) während der Entstau
bung an den unteren Enden der Schüttschichten (A, B, C)
in Abhängigkeit von der Staubbeladung mindestens diskontinu
ierlich selektiv abgezogen, anschließend von dem Staub ge
trennt und danach den Schüttschichten (A, B, C) kopfseitig
wieder zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schüttschichten (A, B, C) mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder voneinander
abweichendem Bewegungstakt abgezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß einzelne Teilschichten des
Filtermaterials (12) mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwin
digkeiten aus den Schüttschichten (A, B, C) abgezogen werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entstau
bung der Heißgase unter atmosphärischen Bedingungen betrie
ben wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entstau
bung der Heißgase unter Druck betrieben wird.
6. Vorrichtung zum Abscheiden von Staub, insbesondere Feinst
staub, aus Heißgasen, welche innerhalb eines Gehäuses eine
Aufschüttung aus einem mineralischen Filtermaterial geringer
Korngröße aufweist, welches im Querstrom von den Heißgasen
beaufschlagt ist, und daß der angelagerte Staub zumindest
diskontinuierlich von dem Filtermaterial trennbar ist, ge
kennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) die Aufschüttung ist durch mindestens zwei im parallelen Abstand hintereinander angeordnete Schüttschichten (A, B, C) geringer Dicke aus hochtemperaturbeständigem, ab riebarmen sowie regenerierbarem Filtermaterial (12) ge bildet, die von im wesentlichen vertikal ausgerichteten perforierten Wänden (13) begrenzt sind,
- b) vor der im Heißgasstrom liegenden ersten Schüttschicht (A) ist eine weitgehend senkrecht gestellte gasdurch lässige Prallwand (8) angeordnet,
- c) vor der Prallwand (8) ist ein sich in Strömungsrichtung der Heißgase erweiternder Kanalabschnitt (3) und hinter der in Strömungsrichtung liegenden letzten Schüttschicht (C) ist ein sich verengender Kanalabschnitt (4) vorge sehen,
- d) den Schüttschichten (A, B, C) sind in Abhängigkeit von der Staubbeladung des Filtermaterials (12) wirksame Ab zugsvorrichtungen (25) zugeordnet,
- e) den Abzugsvorrichtungen (25) ist eine Reinigung (27) des Filtermaterials (12) nachgeschaltet,
- f) zwischen der Reinigung (27) und dem Kopfende der Schütt schichten (A, B, C) ist eine Transporteinrichtung (23) für das Filtermaterial (12) vorgesehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Perforationswände (13) der Schütt
schichten (A, B, C) parallel zueinander verlaufen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Perforationswände (13) der Schütt
schichten (A, B, C) gewölbt ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Perforationswände (13) der Schüttschichten (A, B, C) und/oder
die Prallwand (8) aus im parallelen Abstand übereinander
gegliederten Stahl- oder Keramiklamellen (14, 9) bestehen,
wobei die Oberkante (10, 15) jeder Lamelle (9, 14) höher
als die Unterkante (11, 16) der benachbarten höheren Lamelle
(9, 14) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Neigungswinkel der Lamellen (9, 14)
und/oder ihr Abstand voneinander veränderbar ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anströmquerschnitt der Schüttschichten (A, B, C) quadratisch,
rechteckig oder kreisförmig ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß das
die Schüttschichten (A, B, C) umschließende Gehäuse (1)
gasdicht gekapselt und einschl. Nebenaggregate wärmegedämmt
ist.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die
sich in Strömungsrichtung der Heißgase erweiternden und
verengenden Kanalabschnitte des Gehäuses (1) durch pyramiden-
oder kegelförmig gestaltete Gaseintritts- und Gasaustritts
stutzen (3, 4) gebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der
Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen (3, 4) veränderbar ist.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtermaterial (12) aus einer durch Basalt gebildeten Par
tikelmasse besteht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Korngröße des Basalt-Filtermate
rials (12) 0,8 mm bis 1,6 mm beträgt.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtermaterial (12) aus Lava, Al-Si-Oxiden, Keramikprodukten
oder Korunden besteht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abzugsvorrichtungen (25) aus Schie
bern, Drehteilen, Austragsschnecken, Zellenradschleusen
oder Klappen bestehen, die in Abhängigkeit von der Staubbe
ladung des Filtermaterials (12) mechanisch, pneumatisch,
hydraulisch, elektrisch oder elektronisch steuer- und regel
bar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtungen
(25) mit einem Regenerationssystem (27) für das Filtermate
rial (12), insbesondere mit einer gekapselten Siebmaschine
(27), gekoppelt sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Regenerationssystem
(27) für das Filtermaterial (12) ein Staub- und Aschesammel
behälter (28) nachgeordnet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Staub- und Aschesammelbe
hälter (28) zur Aufnahme der an der Prallwand (8) ausgeschie
denen Staubpartikel vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen dem Regenerationssystem (27) und einem Vertikalförderer
(23) ein Pufferbunker (24) für regeneriertes Filtermaterial
(12) vorgesehen ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß oberhalb der Schüttschichten
(A, B, C) ein mit dem Vertikalförderer (23) verbundener
Beschickungsbunker (17) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß in
den Bereich zwischen zwei Schüttschichten (A, B bzw. B,
C) oder mit Bezug auf die Strömungsrichtung der Heißgase
hinter die letzte Schüttschicht (C) mindestens eine Kühlein
richtung (29) eingegliedert ist.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis
24, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich unterhalb der Abzugsvorrichtungen (25) wenigstens
eine Kühleinrichtung (31) vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (29,
31) als Wärmeaustauscher ausgebildet ist.
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